拓扑优化类桁架结构解析描述方法
发布时间：2021-02-13 22:25
本文主要研究基于类桁架结构模型的拓扑优化方法后处理问题。类桁架结构离散化方法很多,但是目前多数离散化方法并不准确或者离散化过程不够合理。针对该问题,首先,本文提出了类桁架结构的解析描述方法,将类桁架结构用解析表达式描述,通过解析函数精确定位类桁架结构的杆件分布。过程中涉及函数模型建立、曲线拟合以及Matlab编程等多种数学以及计算机手段。最终以四个结构优化问题为算例展现了基于本文方法的类桁架结构解析描述优化结果。此外,本文采用基于类桁架结构解析描述方法将类桁架结构离散化为离桁架以及均匀等厚带孔板件的离散化方法。并得出了三种经典Michell桁架问题的离散桁架及对应的带孔板件。本文研究成果主要有以下几点:（1）提出了一般多项式函数拟合方法。利用样条插值方法建立一般多项式函数。再利用最小二乘法原理对类桁架结构线性描绘结果进行函数拟合。该方法操作简单、优化效果一般且能调控结果的杆件数量。但是该方法拟合范围小,误差相对较大。（2）提出了参数函数拟合方法。以弧长为参数建立参数函数模型,再利用最小二乘法原理对类桁架结构线性描绘结果进行函数拟合。该方法拟合范围大、优化效果良好。且以弧长为参数使得杆件...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结构优化的三个层次
第1章绪论11图1.2本文主要结构流程图第五章提出了离散桁架及带孔板件的离散化方法，具体讲述了如何利用类桁架结构解析描述结果将类桁架结构离散化为离散桁架及带孔板件。第六章作为全文的总结，主要总结了目前本文所得出的成果以及各成果目前的适用范围，分析各成果的不足之处并对进一步的研究方向做出了展望。1.6基金资助本文得到了国家自然科学基金项目《采用类桁架材料模型优化匀质连续体和杆系结构》(项目编号：11572131)福建省科技计划引导性项目《增材制造内部支撑拓扑优化设计系统研发》(项目编号：2019H0012)等项目的资助,在此表示衷心感谢。
华侨大学硕士学位论文14图2.2Michell桁架的几种区域类型表述[79]T区域内存在拉、压两组彼此正交的杆件；R区域内仅存在一组一个方向的杆件，即仅在这个方向具有同样符号的应力，也就是说在该区域内的杆件要么受拉要么受压；在S区域内，两个主应变相同，任意方向都是主方向，这时候体积与杆件的分布就没有关联了。2.1.2.2Michell桁架的五大特性Michell桁架还具有如下的一些基本性质，深入了解这些性质对找到Michell桁架解答较为有帮助。(1)在设计域内，若其中某点处有且仅有一根拉杆或者压杆通过此点，可以得出，该杆件的方向的主应变一定已经达到允许应变或者，并且其正交方向的主应变大小一定还未达到允许应变。(2)在设计域内，若其中某点有两根或者多跟拉杆或者压杆通过此点，可以得出，在这些杆件所在的平面内，所有方向的应变一定都已经达到允许应变或者，并且在这个平面内的任何方向都可以存在拉杆或者压杆。(3)在设计域内，若其中某点处有一对拉压杆件通过此点，可以得出，这对杆件一定是正交分布的，并且其应变均应已经达到允许应变或者，并且这两杆所在的平面内的其他方向一定不会有其他杆件存在。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计[J]. 田启华,段龙飞,周祥曼,黄佳康,杜义贤. 三峡大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]基于疲劳分析的平衡肘结构轻量化[J]. 张利东,黄晋英,蔡波. 机床与液压. 2020(07)
[3]基于疲劳寿命的轮胎模具弓型座的拓扑优化[J]. 胡海明,李新荣. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[4]三体船横舱壁拓扑优化设计及力学分析[J]. 张聪,贾德君,李范春,钦伦洋. 哈尔滨工程大学学报. 2020(06)
[5]拓扑优化技术暨solidthinking软件在工业中的应用[J]. 徐磊. 南方农机. 2020(06)
[6]基于ANSYS的拖拉机下拉杆拓扑优化设计及模态分析[J]. 徐敏雅,张东凤,朱路生. 拖拉机与农用运输车. 2020(01)
[7]考虑气动-结构耦合的机翼三维结构拓扑优化方法[J]. 邱福生,赵红娟,戴良景,叶靓,岳海龙. 科学技术与工程. 2019(22)
[8]最小位移类桁架连续体拓扑设计优化[J]. 李宝龙,周克民. 计算机辅助工程. 2011(01)
[9]结构拓扑优化研究方法综述[J]. 周克民,李俊峰,李霞. 力学进展. 2005(01)
[10]基于拓扑描述函数的连续体结构拓扑优化方法[J]. 郭旭,赵康. 力学学报. 2004(05)
硕士论文
[1]基于混合元胞自动机的传热结构拓扑优化研究[D]. 乔继禹.宁夏大学 2019
[2]强非线性工况下的混合元胞自动机拓扑优化方法研究[D]. 张骞.宁夏大学 2018
[3]基于混合元胞自动机的车身变厚度板优化设计[D]. 罗欣.湖南大学 2018
[4]基于变密度法的结构拓扑优化研究[D]. 王杰.中北大学 2014
[5]基于混合元胞自动机方法的结构拓扑优化研究[D]. 周珍珍.华中科技大学 2009
[6]计算机辅助几何设计中的曲线光顺算法研究[D]. 戴霞.西北工业大学 2004
本文编号：3032668
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结构优化的三个层次
第1章绪论11图1.2本文主要结构流程图第五章提出了离散桁架及带孔板件的离散化方法，具体讲述了如何利用类桁架结构解析描述结果将类桁架结构离散化为离散桁架及带孔板件。第六章作为全文的总结，主要总结了目前本文所得出的成果以及各成果目前的适用范围，分析各成果的不足之处并对进一步的研究方向做出了展望。1.6基金资助本文得到了国家自然科学基金项目《采用类桁架材料模型优化匀质连续体和杆系结构》(项目编号：11572131)福建省科技计划引导性项目《增材制造内部支撑拓扑优化设计系统研发》(项目编号：2019H0012)等项目的资助,在此表示衷心感谢。
华侨大学硕士学位论文14图2.2Michell桁架的几种区域类型表述[79]T区域内存在拉、压两组彼此正交的杆件；R区域内仅存在一组一个方向的杆件，即仅在这个方向具有同样符号的应力，也就是说在该区域内的杆件要么受拉要么受压；在S区域内，两个主应变相同，任意方向都是主方向，这时候体积与杆件的分布就没有关联了。2.1.2.2Michell桁架的五大特性Michell桁架还具有如下的一些基本性质，深入了解这些性质对找到Michell桁架解答较为有帮助。(1)在设计域内，若其中某点处有且仅有一根拉杆或者压杆通过此点，可以得出，该杆件的方向的主应变一定已经达到允许应变或者，并且其正交方向的主应变大小一定还未达到允许应变。(2)在设计域内，若其中某点有两根或者多跟拉杆或者压杆通过此点，可以得出，在这些杆件所在的平面内，所有方向的应变一定都已经达到允许应变或者，并且在这个平面内的任何方向都可以存在拉杆或者压杆。(3)在设计域内，若其中某点处有一对拉压杆件通过此点，可以得出，这对杆件一定是正交分布的，并且其应变均应已经达到允许应变或者，并且这两杆所在的平面内的其他方向一定不会有其他杆件存在。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计[J]. 田启华,段龙飞,周祥曼,黄佳康,杜义贤. 三峡大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]基于疲劳分析的平衡肘结构轻量化[J]. 张利东,黄晋英,蔡波. 机床与液压. 2020(07)
[3]基于疲劳寿命的轮胎模具弓型座的拓扑优化[J]. 胡海明,李新荣. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[4]三体船横舱壁拓扑优化设计及力学分析[J]. 张聪,贾德君,李范春,钦伦洋. 哈尔滨工程大学学报. 2020(06)
[5]拓扑优化技术暨solidthinking软件在工业中的应用[J]. 徐磊. 南方农机. 2020(06)
[6]基于ANSYS的拖拉机下拉杆拓扑优化设计及模态分析[J]. 徐敏雅,张东凤,朱路生. 拖拉机与农用运输车. 2020(01)
[7]考虑气动-结构耦合的机翼三维结构拓扑优化方法[J]. 邱福生,赵红娟,戴良景,叶靓,岳海龙. 科学技术与工程. 2019(22)
[8]最小位移类桁架连续体拓扑设计优化[J]. 李宝龙,周克民. 计算机辅助工程. 2011(01)
[9]结构拓扑优化研究方法综述[J]. 周克民,李俊峰,李霞. 力学进展. 2005(01)
[10]基于拓扑描述函数的连续体结构拓扑优化方法[J]. 郭旭,赵康. 力学学报. 2004(05)
硕士论文
[1]基于混合元胞自动机的传热结构拓扑优化研究[D]. 乔继禹.宁夏大学 2019
[2]强非线性工况下的混合元胞自动机拓扑优化方法研究[D]. 张骞.宁夏大学 2018
[3]基于混合元胞自动机的车身变厚度板优化设计[D]. 罗欣.湖南大学 2018
[4]基于变密度法的结构拓扑优化研究[D]. 王杰.中北大学 2014
[5]基于混合元胞自动机方法的结构拓扑优化研究[D]. 周珍珍.华中科技大学 2009
[6]计算机辅助几何设计中的曲线光顺算法研究[D]. 戴霞.西北工业大学 2004
本文编号：3032668
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